Yksinkertainen jalostuskoe yhdistettynä geneettiseen analyysiin voi paljastaa nopeasti geenejä, jotka edistävät yhteistyötä ja kasvipopulaatioiden korkeampia satoja, kertoo uusi tutkimus, joka julkaistiin 29. marraskuuta avoimessa lehdessä. PLoS Biology, Samuel Wuest Zürichin yliopistosta ja Agroscope, Sveitsi ja kollegat. Tulokset voivat nopeasti lisätä sadon tuottavuutta perinteisillä jalostusmenetelmillä.
Klassisessa evoluutioteoriassa yksilöt kilpailevat, ja ne, joilla on kilpailullisesti edullisimmat geenit, luovat lisää jälkeläisiä, joilla on samat voittajageenit. Tämä asettaa haasteen kasvinjalostajat, jotka joutuvat usein valitsemaan kasveja, jotka tekevät yhteistyötä kilpailemisen sijaan. Maissin tai vehnän tiheässä monoviljelmässä metsikkössä kokonaissato voi parantua, jos yksilöt välttävät kasvamasta liian korkeiksi tai levittämästä lehtiään liian leveäksi (20-luvun puolivälin "vihreä vallankumous" oli suurelta osin riippuvainen kääpiöalleelien saapumisesta suuriin viljanjyvät).
Yhteistyötä mahdollisesti edistävien alleelien (yksilökohtaisesti eroavien geeniversioiden) löytäminen on haastavaa, mutta kirjoittajat suunnittelivat järjestelmän niiden paljastamiseksi. Samassa linjassa kanssa peliteoriaKirjoittajat päättelivät, että yhteistyökykyisin genotyyppi pärjää parhaiten samalla tavalla yhteistyöhaluisten naapureiden kanssa, mutta pärjää huonosti, kun kohtaa itsekkäitä, erittäin kilpailukykyisiä naapureita.
He käyttivät Arabidopsis-mallikasvia vertaamaan tietyn kasvin suorituskykyä, kun sitä kasvatettiin toisen geneettisesti samanlaisen yksilön kanssa (monokulttuurin mallinnus) sen suorituskykyyn, kun sitä kasvatettiin "testaajan" genotyyppien kanssa, joiden kasvustrategiat vaihtelivat. Määrittämällä sekä kunkin kasvin yleisen elinvoiman (mitattuna maanpäällisellä biomassalla) että sen kasvun välisen eron näissä kahdessa tilanteessa he saattoivat nähdä, mitkä kasvit maksimoivat sekä kyvyn kasvaa nopeasti että kyvyn tehdä yhteistyötä geneettisesti samankaltaisten yksilöiden kanssa. niin että heidän naapuritkin kasvoivat hyvin.
Nämä tiedot käsissään he käyttivät julkaistuja genominlaajuisia polymorfismitietoja löytääkseen geenit liittyy yhteistyökykyiseen ominaisuuteen. He havaitsivat, että se liittyi vahvimmin pieneen ryhmään kytkettyjä polymorfismeja ja erityisesti pienempään alleeliin yhdessä geenissä. Kun kasveja, joissa oli tuo pieni alleeli, kasvatettiin lähellä, ne tuottivat yhdessä 15 % enemmän biomassaa, kun niitä kasvatettiin suurella tiheydellä kuin kasvit, jotka kantavat suurimman alleeli samassa paikassa. Yhteistyövaikutukseen liittyi vähentynyt juurikilpailu – viereiset kasvit ovat saattaneet kuluttaa vähemmän energiaa tunkeutuakseen naapuriensa juurialueille ravinteiden saamiseksi.
Samaa vertailevaa strategiaa voitaisiin käyttää yhteistoiminnallisten alleelien löytämiseen mille tahansa mitattavissa olevalle ominaisuudelle, Wuest sanoi. "Tällaista vaihtelua, kun se on tunnistettu sadossa, voitaisiin nopeasti hyödyntää nykyaikaisissa jalostusohjelmissa ja tarjota tehokkaita reittejä sadon lisäämiseen."
Wuest lisää: "Tämän työn inspiroineet ideat eivät ole uusia, monet niistä on itse asiassa muotoiltu vuosikymmeniä sitten. Ja silti ajatus siitä, että me ihmiset, yksi yhteistyökykyisimmista lajeista, voimme hyötyä myös viljelmämme yhteistyöhalukkuudesta, kiehtoo meitä edelleen."